(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性材料からなる板材を軸線方向に複数枚積層して構成された固定子を有する回転電機において、
前記固定子の軸線方向の両側に配された側部板材の一方の面に、軸線方向に沿う突起が形成されているとともに、
前記固定子の前記側部板材以外の中間板材に、前記側部板材の前記突起を挿通可能な貫通孔が形成されており、
前記側部板材は、前記中間板材よりも軸線方向に厚く形成され、
前記突起と前記貫通孔との形状は、軸線方向に直交する水平面内において異なる形状で構成されており、
前記突起は、前記貫通孔に点接触しながら圧入可能に構成され、
前記突起を前記貫通孔に圧入することにより前記側部板材と前記中間板材とを固定可能に構成されていることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
水平面内において、前記突起が円形形状で形成され、前記貫通孔が多角形状に形成されており、
前記突起を前記貫通孔に圧入した際に、前記突起が前記貫通孔の各辺に接触するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
水平面内において、前記突起が略真円形状で形成されており、前記貫通孔が略正方形状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記貫通孔が、前記中間板材の同心円上で周方向に略等間隔に形成されており、
正多角形状からなる前記貫通孔の対向する頂部が、前記中間板材の径方向に一致するように前記貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、磁石発電機やモータなどの回転電機は、固定子と回転子を有している。この固定子は一般的に磁性材料などからなる板材を積層した構造が採用されている。また、積層された板材をリベットかしめによって締結固定し、固定子コアとして一体化したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。ここで、特許文献１の固定子コアは、電磁鋼板をプレス加工した複数枚からなる第１コアシートおよび第２コアシートと、第１、第２コアシートよりも肉厚の厚いコアエンドプレートとを積層し、リベット孔に通したリベットの端部をかしめることによって一体化されている。
【特許文献１】特開２００７−２５２０７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した特許文献１の固定子コアのように、板厚の異なる２種類以上の板材を積層する場合には、リベットを用いて締結固定するのが一般的であった。これは、異なる板厚の板材を積層すると、同一型内で自動かしめをすることができないからである。
ところが、上述のように構成した固定子コアでは、リベットなどの部品が必要になり、自動かしめで製造されたものより部品点数が多くなるという問題があった。
また、リベットのかしめ高さなどを管理するために、専用の治具（金型）が必要であった。
また、板材の積層方法（固定子コアの厚みなど）が異なると、リベットの種類も変更する必要があり、製品管理が煩雑になる問題があった。
さらに、リベットの頭部が固定子コアの表面から突出してしまうため、隣接して取り付けられる部材に加工を施す必要があり、生産効率が低下し、製造コストもかかってしまうという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、上述の事情を鑑みてなされたものであり、複数の板材からなる固定子の表面に突出部が形成されることなく、また、複数の板材を容易に固定可能な固定子を有する回転電機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、磁性材料からなる板材を軸線方向に複数枚積層して構成された固定子を有する回転電機において、前記固定子の軸線方向の両側に配された側部板材の一方の面に、軸線方向に沿う突起が形成されているとともに、前記固定子の前記側部板材以外の中間板材に、前記側部板材の前記突起を挿通可能な貫通孔が形成されており、前記側部板材は、前記中間板材よりも軸線方向に厚く形成され、前記突起と前記貫通孔との形状は、軸線方向に直交する水平面内において異なる形状で構成されており、前記突起は、前記貫通孔に点接触しながら圧入可能に構成され、前記突起を前記貫通孔に圧入することにより前記側部板材と前記中間板材とを固定可能に構成されていることを特徴としている。
【０００６】
このように構成することで、側部板材の突起と中間板材の貫通孔との位置を合わせ、側部板材を中間板材に押し当てると、突起が貫通孔内に圧入され、側部板材と中間板材とが固定される。したがって、複数の板材を容易に固定することができる。また、側部板材には、中間板材側の面に突起が形成されているだけの簡単な構成であるため、複数の板材を固定して固定子を製造した際に、固定子の表面に突出部が形成されない。したがって、固定子に密着するように配される部材に突出部との干渉を回避するための加工を施す必要がなく、確実に固定子と部材とを連結することができる。つまり、生産効率を向上することができるとともに、製造コストを低減することができる。
【０００７】
また、板厚の異なる板材を積層して形成されていた固定子では、従来リベットかしめにより締結固定されていたが、リベットを用いることなく複数の板材を固定することができる。
【０００８】
さらに、突起を貫通孔に圧入する際に、突起と貫通孔とが点接触しながら突起を圧入することができる。したがって、圧入時の接触抵抗を低下することができる。また、圧入後においては、突起の保持強度を向上することができる。
【０００９】
請求項２に記載した発明は、水平面内において、前記突起が円形形状で形成され、前記貫通孔が多角形状に形成されており、前記突起を前記貫通孔に圧入した際に、前記突起が前記貫通孔の各辺に接触するように構成されていることを特徴としている。
このように構成することで、貫通孔の各辺で突起を保持することができるため、突起の保持強度を確実に確保することができる。また、突起を円形形状で製造したため、製品精度を確保しやすく、生産効率を向上することができる。
【００１０】
請求項３に記載した発明は、水平面内において、前記突起が略真円形状で形成されており、前記貫通孔が略正方形状に形成されていることを特徴としている。
このように構成することで、突起と貫通孔の中心軸が水平面内において一致していれば、貫通孔の４辺において突起を確実に点接触で保持することができる。また、貫通孔が正方形状で構成されるため、容易に中間板材を製造することができる。
【００１１】
請求項４に記載した発明は、前記貫通孔が、前記中間板材の同心円上で周方向に略等間隔に形成されており、正多角形状からなる前記貫通孔の対向する頂部が、前記中間板材の径方向に一致するように前記貫通孔が形成されていることを特徴としている。
このように構成することで、貫通孔の対向する２辺と突起との点接触している２点の位置が固定子の同一径方向からずれて配置される。したがって、固定子が水平面内において径方向に振動した際に、突起と貫通孔との点接触箇所が当該振動に対して側部板材と中間板材との位置ずれを抑制する方向に作用する。つまり、振動に対しても強い高品質な固定子を容易に製造することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、側部板材の突起と中間板材の貫通孔との位置を合わせ、側部板材を中間板材に押し当てると、突起が貫通孔内に圧入され、側部板材と中間板材とが固定される。したがって、複数の板材を容易に固定することができる効果がある。また、側部板材には、中間板材側の面に突起が形成されているだけの簡単な構成であるため、複数の板材を固定して固定子を製造した際に、固定子の表面に突出部が形成されない。したがって、固定子に密着するように配される部材に突出部との干渉を回避するための加工を施す必要がなく、確実に固定子と部材とを連結することができる効果がある。つまり、生産効率を向上することができるとともに、製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。なお、本実施形態では磁石発電機を例に説明する。
図１、図２に示すように、磁石発電機１は、例えば自動二輪車に用いられるアウターロータ型の発電機であって、エンジンのクランクシャフト２の先端に固定された回転子３と、エンジンのケース７に固定される固定子４とを備えている。
【００１４】
回転子３は、有底筒状のロータヨーク３０を有している。このロータヨーク３０のエンド部（底壁）３１には、径方向略中央にボス部５が設けられている。ボス部５は、エンド部３１から内側（図２における上側）に向かって突出形成されている。このボス部５の中央には貫通孔６が形成され、貫通孔６にクランクシャフト２が挿入、固定されるようになっている。また、エンド部３１の外側（図２における下側）には、図示しないクラッチ部材を取り付けるためのフランジ部３３が形成されている。さらに、エンド部３１におけるフランジ部３３と周壁３２との間には油抜孔（貫通孔）３５が周方向に略等間隔に複数形成されている。つまり、油抜孔３５は、エンド部３１の周縁部に形成されており、ロータヨーク３０のエンド部３１側に取り付けられるクラッチと平面視において干渉しない位置に形成されている。
【００１５】
ロータヨーク３０の周壁３２には、その内周壁３２ａ側に複数の永久磁石８が周方向に磁極が交互となるように配されている。一方、周壁３２の外周壁３２ｂ側には、エンジンの点火時期などを検出するための複数のリラクタ（凸部）９が周方向に等間隔で一体形成されている。
【００１６】
ここで、永久磁石８は、ロータヨーク３０の内周壁３２ａに当接するように設けられたマグネットホルダ５１上に載置するように配されている。マグネットホルダ５１は例えば樹脂で形成されたリング状の部材である。マグネットホルダ５１の上面には周方向に略等間隔に垂直上方に突出した突起５４が形成されている。隣接する突起５４間に永久磁石８を配置することで、永久磁石８の位置決めを容易に行うことができる。
【００１７】
磁石発電機１が取り付けられているエンジンにおいては、その点火時期などを制御するために、エンジンの回転速度情報やクランクシャフト２の回転角度情報が必要となる。このため、クランクシャフト２の回転に伴ってパルス信号を発生するパルス発生器（不図示）が用いられている。このパルス発生器は、ロータヨーク３０の外周面側、つまり、リラクタ９に対向するように配設される。そして、リラクタ９のエッジ部（角部）がパルス発生器のピックアップを横切ることでパルス発生器からパルス信号（正電圧パルスと負電圧パルス）を発生させ、これを不図示の制御部（ＣＤＩユニットなど）が受信することによってエンジンの回転速度情報やクランクシャフト２の回転角度情報を得ることができるようになっている。
【００１８】
固定子４は、円環状の固定子鉄心１７を有している。固定子鉄心１７は、磁性材料の板材を軸線方向に積層して形成したものであって、中央にボス部５が挿通可能なボス孔１５が形成されている。また、固定子鉄心１７には、固定子４をエンジンのケース７に締結固定するためのネジ孔２０が複数箇所（本実施形態では４箇所）周方向に沿って形成されている。さらに、固定子鉄心１７には、放射状に径方向外側に向かって延出する複数のティース１６が周方向に等間隔に設けられている。これらティース１６には、それぞれインシュレータ２４が装着され、このインシュレータ２４を介して電機子コイル１８が巻装されている。
【００１９】
電機子コイル１８は、所定の本数のコイルがそれぞれティース１６に巻回されてなるもので、その端末部は、３本の発電出力用リード線１９からなるハーネス２６の引き出し位置付近まで導き出されている。これら電機子コイル１８の各端末部と発電出力用リード線１９の各端末部は、各々重ね合わせた状態で半田付けしたり、圧着スリーブを用いて加締めたりして接合してある。この接合部分には、固定子鉄心１７に固定された絶縁キャップ２２が装着されている。
【００２０】
このように構成された磁石発電機１においては、クランクシャフト２と共に回転子３が回転すると、永久磁石８が固定子４の周りを回転するため、電機子コイル１８に誘導起電力が発生する。そして、この電機子コイル１８に流れる電流は、発電出力用リード線１９を介して不図示のバッテリや付属電機機器に供給されるようになっている。
【００２１】
次に、固定子鉄心１７の構造について説明する。
図３に示すように、固定子鉄心１７は、磁性材料からなる板材を複数枚積層したものである。本実施形態において、固定子鉄心１７は、両側（図３の上端および下端）に配された側部板材４１（４１Ａ，４１Ｂ）と、側部板材４１Ａ，４１Ｂ間に配された中間板材４２とで構成されている。側部板材４１は、中間板材４２よりも軸線に沿う方向に厚く形成されている。また、側部板材４１および中間板材４２は、平面視において略同一の外形で形成されている。
【００２２】
図４に示すように、側部板材４１は固定子鉄心１７の一部を形成しており、上述したティース１６やネジ孔２０が形成されている。ここで、側部板材４１は、軸線を中心に円形のボス孔１５が形成され、ボス孔１５の径方向外側にはコア部４３が形成されている。ティース１６は、コア部４３を基端として、周方向略等間隔に放射状に延設されている。ネジ孔２０は、コア部４３に形成されている。このコア部４３には一方の面にのみコア部４３に対して垂直上方に突出した突起４５が周方向に略等間隔に形成されている（本実施形態では３箇所）。突起４５は、コア部４３の同心円上で周方向に略等間隔に形成されている。突起４５は、平面視で円形の円柱状に形成されており、その先端は面取りがなされている。そして、突起４５が形成されている面と反対側の面は、略平坦面として形成されている。
【００２３】
図５に示すように、中間板材４２は、側部板材４１と同様、固定子鉄心１７の一部を形成しており、上述したティース１６やネジ孔２０が形成されている。ここで、中間板材４２は、軸線を中心に円形のボス孔１５が形成され、ボス孔１５の径方向外側にはコア部４３が形成されている。ティース１６は、コア部４３を基端として、周方向略等間隔に放射状に延設されている。ネジ孔２０は、コア部４３に形成されている。このコア部４３には上述した側部板材４１の突起４５に対応した位置に貫通孔４６が周方向に略等間隔に形成されている（本実施形態では３箇所）。貫通孔４６は、平面視で正方形状に形成されており、突起４５を挿入したときに貫通孔４６の４辺と突起４５とが点接触して保持される大きさに形成されている。また、貫通孔４６は、対向する２つの頂部が同一の径方向に位置する向きで形成されている。
【００２４】
次に、固定子鉄心１７の製造方法について説明する。
図６に示すように、固定子鉄心１７を製造するには、まず、中間板材４２を所定枚数積層する。このとき、コア部４３に形成されたネジ孔２０および貫通孔４６の位置が軸線方向に一致するようにして積層する。中間板材４２が積層された後、その両側から側部板材４１Ａ，４１Ｂを圧入する。つまり、側部板材４１Ａ，４１Ｂの突起４５を中間板材４２の貫通孔４６内に挿入するようにして圧入し、側部板材４１Ａ，４１Ｂが所定位置まで圧入できれば固定子鉄心１７が製造されることとなる。
なお、このように製造された固定子鉄心１７は電機子コイル１８が巻回されるなどして固定子４として製造される。その後、固定子鉄心１７は、ロータヨーク３０内に配置されるとともに、ネジ孔２０を利用してエンジンのケース７と締結固定される。
【００２５】
本実施形態によれば、固定子鉄心１７の両側に位置する側部板材４１（４１Ａ，４１Ｂ）に突起４５を形成し、側部板材４１Ａ，４１Ｂに挟まれた中間板材４２の突起４５に対応する位置に貫通孔４６を形成したため、側部板材４１Ａ，４１Ｂの突起４５と中間板材４２の貫通孔４６との位置を合わせ、側部板材４１Ａ，４１Ｂを中間板材４２に押し当てると、突起４５が貫通孔４６内に圧入され、側部板材４１Ａ，４１Ｂと中間板材４２とが固定される。したがって、複数の板材４１，４２を容易に固定して固定子鉄心１７を製造することができる。また、側部板材４１Ａ，４１Ｂには、中間板材４２側の面に突起４５が形成されているだけの簡単な構成であるため、複数の板材４１，４２を固定して固定子鉄心１７を製造した際に、固定子鉄心１７の表面に突出部が形成されない。したがって、固定子鉄心１７（固定子４）に密着するように配されるエンジンのケース７に突出部との干渉を回避するための加工を施す必要がなく、確実に固定子４とケース７とを連結することができる。つまり、生産効率を向上することができるとともに、製造コストを低減することができる。
【００２６】
また、本実施形態のように、側部板材４１および中間板材４２の板厚が異なるような場合は、従来リベットかしめにより締結固定されていたが、突起４５と貫通孔４６により固定することで、リベットを用いることなく複数の板材４１，４２を固定することができる。
【００２７】
また、突起４５を円柱状に形成し、貫通孔４６を平面視正方形に形成したため、突起４５を貫通孔４６に圧入する際に、突起４５と貫通孔４６とが貫通孔４６の各辺において点接触しながら突起４５を圧入することができる。したがって、圧入時の接触抵抗を低下することができる。また、圧入後においては、突起４５の保持強度を向上することができる。
【００２８】
また、突起４５を円柱状に形成したため、製品精度を確保しやすく、生産効率を向上することができる。
【００２９】
さらに、貫通孔４６を、中間板材４２のコア部４３の同心円上で周方向に略等間隔に形成し、正方形状に形成された貫通孔４６の対向する一対の頂部が、中間板材４２のコア部４３の径方向に一致するように貫通孔４６を形成したため、貫通孔４６の対向する２辺と突起４５との点接触している２点の位置が固定子鉄心１７（固定子４）の同一径方向からずれて配置される。したがって、固定子４が水平面内において径方向に振動した際に、突起４５と貫通孔４６との点接触箇所が当該振動に対して側部板材４１と中間板材４２との位置ずれを抑制する方向に作用する。つまり、振動に対しても強い高品質な固定子４を容易に製造することができる。
【００３０】
尚、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。すなわち、本実施形態で挙げた具体的な形状、構成などは一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態では磁石発電機を用いて説明をしたが、複数の板材を積層して固定子鉄心を構成するようなモータなどに採用してもよい。
また、本実施形態では突起を円形、貫通孔を正方形に形成した場合で説明をしたが、突起と貫通孔とが点接触で保持される構造であれば他の形状（例えば、図７参照）でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態における磁石発電機の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】図２のＢ部拡大図である。
【図４】本発明の実施形態における側部板材の平面図である。
【図５】本発明の実施形態における中間板材の平面図である。
【図６】本発明の実施形態における固定子鉄心の製造過程を示す部分断面図である。
【図７】本発明の実施形態における突起と貫通孔との別の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…磁石発電機（回転電機）  ３…回転子  ４…固定子  ８…永久磁石  １８…電機子コイル  ３０…ロータヨーク  ３１…エンド部（底壁）  ４１（４１Ａ，４１Ｂ）…側部板材  ４２…中間板材  ４５…突起  ４６…貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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